KR102084612B1 - Improved biological waste water purification reactor and method - Google Patents

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KR102084612B1
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베올리아 워터 솔루션즈 앤드 테크놀러지스 써포트
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Abstract

처리할 물 및 함산소 가스가 생물학적 여과 물질로서 충전층(packed bed) 및 미생물막의 성장을 위한 보호 표면을 갖는 소정 용적의 이동성, 중공 담체를 포함하는 동일한 반응기 내에 상승류(ascending co-currents)로 보내어지는 생물학적 정화 반응기 및 방법이 제공된다. 상기 정화 반응기(1)는 슬러지(2)의 팽창 및 제거를 위한 공간, 가스 주입 시스템(4), 유체 주입 시스템(3), 상향 이동에 대하여 다공성보유 세일링(6)에 의해 상기 반응기의 보다 낮은 부분에 보유되는 입자의 충전층(5), 및 슬러지(2)의 팽창 및 제거를 위한 상기 공간 내에 위치한 소정 용적의 이동성 입자(10)를 포함한다.The water to be treated and the oxygenous gases are subjected to ascending co-currents in the same reactor containing a volume of mobile, hollow carrier with a packed bed as the biological filtration material and a protective surface for the growth of the microbial membrane. A biological purification reactor and method sent are provided. The purge reactor 1 is lowered in the reactor by a space for expansion and removal of the sludge 2, a gas injection system 4, a fluid injection system 3, a porous holding sail 6 with respect to upward movement. A packed bed of particles retained in the part and a volume of mobile particles 10 located in the space for the expansion and removal of the sludge 2.

Description

향상된 생물학적 폐수 정화 반응기 및 정화 방법{IMPROVED BIOLOGICAL WASTE WATER PURIFICATION REACTOR AND METHOD}IMPROVED BIOLOGICAL WASTE WATER PURIFICATION REACTOR AND METHOD

본 발명은 생물학적 폐수 정화 분야에 관한 것으로, 특히 도시 폐수, 산업 폐수 및 물 그리고 음용수로 만들어질 배급수의 생물학적 폐수 정화 분야에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로, 처리하고자 하는 물 및 함산소 가스가 생물학적 여과 물질로서 충전층(packed bed) 및 소정 용적의 이동성 담체(a volume of movable carriers)를 포함하는 동일한 반응기 또는 생물학적 필터 내에 상승류(ascending co-currents)로 보내어지는 정화 방법에 관한 것이다.
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of biological wastewater purification, and more particularly to the field of biological wastewater purification of municipal wastewater, industrial wastewater and distribution water to be made of drinking water. The present invention specifically relates to an upflow (in the same reactor or biological filter in which the water and oxygen gas to be treated comprise a packed bed and a volume of movable carriers as the biological filtration material. ascending co-currents).

예를 들어, 물의 생물학적 처리는 유리된 또는 고정된, 그리고 박테리아, 이스트, 원생동물, 후생동물 등과 같은 다양한 미생물을 함유하는 정화 바이오매스의 작용에 의해 유기 불순물을 분해하는 것으로 이루어진다고 알려져 있다. 활성 슬러지와 같은 유리 바이오매스를 사용하는 방법에서, 상기 바이오매스의 농도가 침전에 의해 얻어지는 점을 고려하면, 침전 성능이 거의 없는 고농도의 다양한 종의 미생물은 생물학적 처리가 달성되기에 불가능하다. 따라서, 상기 방법은 BOD(생물학적 산소 요구량) 및 COD(화학적 산소 요구량) 면에서 적용가능한 부하와 관련하여 제한된다. 고정된 바이오매스를 이용한 시스템에서, (박테리아를 함유한) 상기 바이오매스의 농도는 박테리아 클링(bacteria cling)을 담체 매체로 만듬으로써 달성된다. 그 다음, 침전 성능은 더 이상 필수적인 기준이 아니며, 이러한 기술은 표준 방법에 비해 훨씬 우수한 정화력을 갖는다.
For example, it is known that the biological treatment of water consists in decomposing organic impurities by the action of purified or fixed, and purified biomass containing various microorganisms, such as bacteria, yeast, protozoa, welfare, and the like. In a method using free biomass such as activated sludge, considering that the concentration of the biomass is obtained by precipitation, high concentrations of various species of microorganisms with little precipitation performance are impossible for biological treatment to be achieved. Thus, the method is limited in terms of loads applicable in terms of BOD (biological oxygen demand) and COD (chemical oxygen demand). In systems with immobilized biomass, the concentration of the biomass (containing the bacteria) is achieved by making bacterial cling into the carrier medium. Sedimentation performance is then no longer an essential criterion, and this technique has a much better purification than standard methods.

고정된 바이오매스를 이용한 정화 원리에 기초한 가장 효율적인 방법 중에서, 본 발명자들은 다른 미립자측정 및 다른 생물학적 특성을 갖는 2 영역으로 구성된 입상층의 단일 상향류 반응기에서 본 출원인에 의해 특허 및 개발된 것들을 현저히 인용할 수 있다(프랑스 특허 제 76 21246호(공개번호 제 2 358 362호); 프랑스 특허 제 78 30282호(공개번호 제 2 439 749호); 프랑스 특허 제 86 13675호(공개번호 제 2 604 990호)).
Among the most efficient methods based on the principle of purification with immobilized biomass, the inventors have cited those patented and developed by the applicant in a single upflow reactor of granular bed consisting of two zones with different particulate measurements and different biological properties. French Patent No. 76 21246 (Publication No. 2 358 362); French Patent No. 78 30282 (Publication No. 2 439 749); French Patent No. 86 13675 (Publication No. 2 604 990). )).

소위 유리 바이오매스 기술에서, 바이오필터로 사용되는 물질은, 예를 들어, 현재는 공유되어 있는 방법들(프랑스 특허 제 1 363 510호(1963년); 영국 특허 제 1 034 076호(1962년))에 따른 발포 폴리머(expanded polymer)와 같이 1 미만의 밀도를 갖는 생성물로 구성되는 유동층(fluidized beds)을 이용하는 방법들이 특히 레퍼런스가 될 수 있으며, 이의 다양한 구현은 다수의 발명 특허들을 형성하였다(프랑스 특허 제 330 652호, 제 2 406 664호, 제 2 538 800호; 미국 특허 제 4 256 573호; 일본 특허 제 58-153 590호 등).
In the so-called glass biomass technology, the material used as the biofilter is, for example, currently shared methods (French Patent No. 363 510 (1963); British Patent No. 1 034 076 (1962)). References can be made in particular to methods using fluidized beds consisting of products with a density of less than 1, such as expanded polymers according to the present invention, the various implementations of which have formed a number of invention patents (France Patents 330 652, 2 406 664, 2 538 800; U.S. Patent 4 256 573; Japanese Patent 58-153 590 and the like).

이러한 플로팅 물질 및 유동 입상층의 사용은 그 자체로 유망하지만, 다수의 애로사항을 수반하며 종종 결점을 나타낸다. 예를 들어, 물보다 무거운 물질(모래 또는 유사한 물질과 같은)이 유동화되면, 액체를 펌핑하기 위해 상당한 에너지 입력이 요구되며, 반응기 내부에 물질들을 유지하는데 관리하기 어렵다. 이러한 에너지 소비 결함을 극복하기 위해, 물보다 낮은 밀도를 갖는 경 물질을 함유한 유동층을 사용하고, 유동층의 베이스에 공기의 흡입이 이루어지나 하강수의 공급이 이루어지는 것이 제시된바 있다(본 명세서에서 상기 인용된 미국 특허 제 4 256 573호 및 일본 특허 제 58 153590호). 그러나, 물의 특정 하향 속도로부터, 공기 버블은 상기 물질 내에 포획되거나, 그렇지 않으면 액체 흐름에 따라 운반되며, 반응기를 적절히 에어레이트하기가 불가능하다.
The use of such floating materials and fluidized granules is promising on their own, but involves many difficulties and often presents drawbacks. For example, if a material heavier than water (such as sand or similar material) is fluidized, significant energy input is required to pump the liquid and is difficult to manage to maintain the materials inside the reactor. In order to overcome this energy consumption deficiency, it has been suggested to use a fluidized bed containing a hard material having a lower density than water, and intake of air into the base of the fluidized bed but supply of down water (as described herein above). US Patent No. 4 256 573 and Japanese Patent No. 58 153590). However, from a certain downward velocity of water, air bubbles are trapped within the material or otherwise carried along with the liquid flow, making it impossible to properly aerator the reactor.

종래 기술의 애로사항은 물 및 가스의 상승류를 이용한 단일 반응기 또는 생물학적 필터에서, 사용되는 여과 수단 및 박테리아 지지 매체가 35-65kg/㎥의 밀도를 갖는 물보다 낮은 밀도를 갖는 입자의 고정층인 본 출원인의 출원 EP0504065에 개시된 시스템의 개발에 의해 해소되었다. 특히 2-6mm 범위의 입자측정 크기를 갖는 발포 폴리스티렌을 사용하는 것이 바람직하다.
The difficulty of the prior art is that in a single reactor or biological filter using an upward flow of water and gas, the filtration means and bacterial support media used are fixed bed of particles having a lower density than water with a density of 35-65 kg / m 3. This was solved by the development of the system disclosed in the applicant's application EP0504065. Particular preference is given to using expanded polystyrene having a particle size in the range of 2-6 mm.

EP0504065의 반응기는 하부에서 상부까지 매체의 슬러지 팽창 및 제거 그리고 헐거워진 슬러지의 침전을 위한 구역; 적어도 하나의 공기 주입 장치; 상기 언급된 가벼운 입자의 층, 콘크리트 또는 다른 천공성 물질로 이루어진 세일링(ceiling) 및 마지막으로, 반응기의 상부에 그 끝에 처리된 배출액의 제거를 위해 제공되는 세척수 저장 구역을 포함한다.
The reactor of EP0504065 includes zones for sludge expansion and removal of the media from the bottom to the top and for the settling of loose sludge; At least one air injection device; And a washing water storage zone provided for the removal of the effluent treated at its end at the top of the reactor, as well as a sailing made of the above mentioned layer of light particles, concrete or other perforated material.

출원인에 의해 개발된 또 다른 반응기가 EP0347296에 개시되어 있으며, 여기서 반응기는 여과를 위해 낮은 유동층 및 높은 고정층으로 장착된다. 상기 층들 내의 입자들은 1 미만의 밀도를 갖는 팽창된 입자들을 포함하여 구성된다. 고정층의 입자들은 모두 유동층의 입자들보다 작고 가볍다.
Another reactor developed by the applicant is disclosed in EP0347296, where the reactor is equipped with a low fluidized bed and a high fixed bed for filtration. The particles in the layers are comprised of expanded particles having a density of less than one. The particles in the fixed bed are all smaller and lighter than the particles in the fluidized bed.

또한, 이러한 시스템에서 물 및 가스의 상승류를 이용한 단일 반응기 또는 생물학적 필터가 사용된다. 상기 언급된 2가지의 겹쳐진 층의 조합을 위해, EP0347296에 따른 방법은 물보다 가볍지만 이의 입자측정, 밀도, 층 높이의 특성이, 한편으로는 상부층의 적절한 변환(perturbation) 없이 함산소 가스의 주입 중에 하부층의 유동화를, 다른 한편으로는 역류로 세척될 경우 경 물질이 팽창하는 단계 중에 상기 두 층 또는 베드의 "자동" 재분류가 달성되도록, 변하는 물질을 사용한다.
In addition, a single reactor or biological filter is used in these systems with an upflow of water and gas. For the combination of the two overlapping layers mentioned above, the method according to EP0347296 is lighter than water, but its particle measurement, density and layer height characteristics, on the one hand, do not inject oxygenated gas without proper perturbation of the upper layer. The fluidization of the lower layer during use, on the other hand, uses a changing material such that "automatic" reclassification of the two layers or beds is achieved during the stage of expansion of the light material when it is washed in countercurrent.

정지기에, 물보다 가벼운 이들 두 물질층은 이들의 다른 밀도 때문에 서로 부착한다. 이러한 분류는 필터가 역류로 세척되는 동안 유지된다. 공기가 확산 장치에 의해 필터의 베이스 내로 도입될 경우, 상기 물질을 통해 통과하는 공기와 물 혼합물은 상기 언급된 하부층 내의 입자와 유사한 밀도를 갖는다. 이 경우에 하부층은 함산소 가스 버블의 상승 이동에 의해 유동화되며, 이는 가스, 처리할 물 및 상기 층의 입자에 부착하는 "바이오필름" 사이에 강렬한 교환을 일으킨다.
In the stopper, these two layers of material, lighter than water, adhere to each other because of their different densities. This classification is maintained while the filter is washed in countercurrent. When air is introduced into the base of the filter by the diffusion device, the air and water mixture passing through the material has a density similar to the particles in the above mentioned sublayer. In this case the lower layer is fluidized by the upward movement of the oxygen gas bubbles, which causes an intense exchange between the gas, the water to be treated and the "biofilm" adhering to the particles of the layer.

보다 낮은 유동층을 위해, 입자측정값은 3-15mm 범위일 수 있다. 부피 질량은 일반적으로 300-800g/l이며, 층의 높이는 0.2-2미터 범위이며 사용되는 반응기의 타입에 따라 달라지며; 상부 고정층에서, 가벼운 입자의 평균 직경은 1-10mm이며, 한편 부피 질량은 20-100g/l이며, 높이는 0.5-3미터일 수 있다. 마지막으로, 상기 언급된 변형의 경우에, 상부 베드를 오버마운팅하는 상부층은 3-20mm 크기, 10-50g/l의 부피 질량 및 0.10-0.50미터의 높이 또는 두께를 갖는 입자를 포함한다.
For lower fluidized beds, particle measurements can range from 3-15 mm. The bulk mass is generally 300-800 g / l, the bed height ranges from 0.2-2 meters and depends on the type of reactor used; In the upper fixed bed, the average diameter of the light particles is 1-10 mm, while the bulk mass is 20-100 g / l and the height may be 0.5-3 meters. Finally, in the case of the above-mentioned variant, the top layer overmounting the top bed comprises particles having a size of 3-20 mm, a volume mass of 10-50 g / l and a height or thickness of 0.10-0.50 meters.

여과 매체/박테리아 지지체로 사용될 수 있는 경 물질의 입자는 예를 들어, 발포된 플라스틱 물질, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 합성 고무 폴리머 및 코폴리머 등으로부터 얻어진 폐쇄-셀 물질; 클레이 또는 팽창 혈암과 같은 경 미네랄 물질 또는 나무 입자와 같은 셀룰로오즈 산물이다. 이러한 물질의 과립은 유리하게, 볼, 원통형 포드(pods) 등과 같은 다양한 형태일 수 있다. 실제로, 상기 방법의 효과적인 수행을 위해, 본 발명의 정황에 사용되는 경 입자의 밀도가 하부층(유동층)에서 상부층으로, 그 다음 상기 언급된 지지체 층으로 이동함에 따라 점진적으로 낮아지도록 하는 것이 중요하다. 예를 들어, 밀도 범위는 각각 0.5-0.8(유동층); 0.3-0.1(고정층) 및 0.005-0.08(상부 지지체 층)일 수 있다.
Particles of light material that can be used as the filtration medium / bacterial support include, for example, closed-cell materials obtained from foamed plastic materials, polyolefins, polystyrenes, synthetic rubber polymers, copolymers, and the like; Light mineral substances such as clay or expanded shale or cellulose products such as wood particles. Granules of such materials can advantageously be in various forms such as balls, cylindrical pods, and the like. Indeed, for the effective performance of the method, it is important to ensure that the density of the light particles used in the context of the invention gradually decreases as it moves from the lower layer (fluid layer) to the upper layer and then to the above-mentioned support layer. For example, the density ranges are each 0.5-0.8 (fluid layer); 0.3-0.1 (fixed layer) and 0.005-0.08 (upper support layer).

또 다른 출원 FR2741872에서, 출원인은 고정층 및 유동층이 조합된 또 다른 수처리 반응기를 개시하였다. 상기 반응기는 고정된 3D 구조를 갖는 단단한 PVC 물질의 제 1 여과 구역 및 물보다 낮은 밀도를 가지며 고정된 예를 들어, 발포 폴리스티렌 볼과 같이 충전 물질로 가득찬 제 2 여과 구역을 갖는다. 이러한 반응기의 빈번한 문제는 역류에서 역세(backwashing) 중에 입자 손실이기 때문에, 이러한 반응기는 세척 중에 제 2 여과 구역의 고정층의 팽창이 일어나도록 하는 상기 두 구역 사이의 공간을 제공한다. 산소 주입 수단이 이 공간에 놓인다. 따라서, 산소는 제 1 구역 위로만 주입되며, 이는 산소 결핍인 상태로 머무른다. 공기는 단지 제 2 구역 내로 들어간다. 이 반응기에서 두 다른 구역이 하나는 탈질을 위해 다른 하나는 질화를 위해 조합된다.
In another application FR2741872, Applicant discloses another water treatment reactor in which a fixed bed and a fluidized bed are combined. The reactor has a first filtration zone of rigid PVC material with a fixed 3D structure and a second filtration zone having a lower density than water and filled with a filling material, such as a fixed polystyrene ball, for example. Since a frequent problem with such reactors is particle loss during backwashing in countercurrent, these reactors provide a space between the two zones to allow expansion of the fixed bed of the second filtration zone during washing. Oxygen injection means is placed in this space. Thus, oxygen is injected only above the first zone, which stays oxygen deficient. Air only enters the second zone. In this reactor two different zones are combined, one for denitrification and the other for nitriding.

이러한 바이오리액터에 사용되는 입자들은, 사용되는 입자들이 작은 구형 입자이기 때문에, 입자 상에 바이오필름의 성장을 위한 어떠한 보호 표면적을 제공하지 않는다. 따라서, 바이오필름은 구형 입자의 표면상에서만 성장할 수 있으며, 이는 구형 입자의 충돌에 의해 야기될 수 있는 어떠한 손상으로부터 보호되지 않는다.
The particles used in such bioreactors do not provide any protective surface area for the growth of biofilm on the particles because the particles used are small spherical particles. Thus, the biofilm can grow only on the surface of the spherical particles, which is not protected from any damage that may be caused by the collision of the spherical particles.

이와 대조적으로, EP0750591에 개시된 담체는 크며, 공정 효율이 입수가능한 작은 담체에 비해 바이오필름의 여전히 보다 큰 산소 제한으로 크게 감소되지 않고, 마모에 대해 보호되는 바이오필름을 위하여 큰 표면을 제공한다.
In contrast, the carriers disclosed in EP0750591 are large and the process efficiency is not significantly reduced by the still larger oxygen limits of the biofilm compared to the small carriers available, and provides a large surface for biofilms that are protected against wear.

EP0750591의 큰 담체 엘리먼트는 외부 링에 의해 상호 연결되며 여러 축 패시지를 형성하는 방사상의 내부 벽을 갖는 터빈 휠과 유사한 구조를 갖는다. 따라서, 담체의 내부 표면의 큰 면적은 다른 담체의 표면에 대해 물에 대하여 보호된다. 더욱이, 그 흐름 패시지는 물을 통해 양호한 흐름을 이루게 한다. 다른 적절한 담체는 EP1340720 및 EP05785314에 개시되어 있다.
The large carrier element of EP0750591 has a structure similar to a turbine wheel with radially inner walls interconnected by outer rings and forming several axial passages. Thus, the large area of the inner surface of the carrier is protected against water with respect to the surface of the other carrier. Moreover, the flow passage allows good flow through the water. Other suitable carriers are disclosed in EP1340720 and EP05785314.

EP0750591의 담체 엘리먼트는 바이오필름을 가진 담체가 반응기 내 물에 부유된 상태로 유지되고 이동하도록 물의 밀도에 가까운 밀도를 갖는다. 이는 물이 담체에 정지된 상태로 머무르는 것을 회피시켜주고, 공기가 담체의 내부 패시지를 통해 통과할 수 있도록 보장한다.
The carrier element of EP0750591 has a density close to that of the water so that the carrier with the biofilm remains suspended in the water in the reactor and moves. This avoids water staying stationary on the carrier and ensures that air can pass through the inner passage of the carrier.

본 발명의 출원인은, 매우 증가된 수율을 나타내는 향상된 수 정화 방법을 제공하기 위해, 종래 반응기의 배열의 장점과 예를 들어 EP0750591, EP1340720 및 EP05785314에 개시된 담체 타입의 장점을 결합하였다. 동시에 본 발명의 목적은, 부피는 증가하지 않으면서 보다 높은 수율을 제공하는 반응기를 제공하는 것이다.
Applicants of the present invention combine the advantages of the arrangements of conventional reactors with the advantages of the carrier types disclosed in, for example, EP0750591, EP1340720 and EP05785314 in order to provide an improved water purification method that exhibits very increased yields. At the same time it is an object of the present invention to provide a reactor which provides higher yields without increasing the volume.

본 발명에 따라 향상된 생물학적 폐수 정화를 위한 반응기 및 정화 방법이 제공되며, 이하 보다 상세히 설명된다.
According to the present invention there is provided a reactor and a purification method for improved biological wastewater purification, which are described in more detail below.

본 발명은 부피 V를 갖는 슬러지의 팽창 및 제거를 위한 공간, 슬러지의 팽창 및 제거를 위한 상기 공간의 하부에 가까운 보다 낮은 영역에 위치한 가스 주입 시스템, 슬러지의 팽창 및 제거를 위한 상기 공간의 상부에 또는 그 위에 위치한 유체 주입 시스템 및 생물학적 필터를 포함하는 생물학적 정화 반응기에 관한 것이다. 상기 생물학적 필터는 상향 이동에 대한 다공성 보유 세일링(peforated retention ceiling)에 의해 상기 반응기의 보다 낮은 부분에 보유되는 입자들의 충전층(packed bed), 및 슬러지의 팽창 및 제거를 위해 상기 공간 내에 그리고 슬러지의 팽창 및 제거를 위해 상기 공간의 하부 위에 위치한 소정 용적의 이동성 입자를 포함한다.
The present invention provides a space for expanding and removing sludge having a volume V, a gas injection system located in a lower region close to the bottom of the space for expanding and removing sludge, and an upper portion of the space for expanding and removing sludge. Or to a biological purification reactor comprising a fluid injection system and a biological filter located thereon. The biological filter is packed into a packed bed of particles retained in the lower portion of the reactor by a porous retention ceiling against upward movement, and within the space and for the expansion and removal of the sludge. It contains a volume of mobile particles located above the bottom of the space for expansion and removal.

상기 충전층 및 상기 이동성 입자의 입자는 미생물 막을 위한 담체이다.
The packed layer and the particles of the mobile particles are carriers for the microbial membrane.

이동성 입자는 900-1200kg/㎥, 바람직하게 920-980kg/㎥의 밀도를 갖는다. 충전층 입자의 밀도는 900kg/㎥이하, 보다 바람직하게 500kg/㎥이하이다.
The mobile particles have a density of 900-1200 kg / m 3, preferably 920-980 kg / m 3. The density of the packed bed particles is 900 kg / m 3 or less, more preferably 500 kg / m 3 or less.

이동성 입자는 다른 담체 엘리먼트의 표면과의 충돌에 대해 보호되는 보호 표면적을 포함하는 중공(hollow) 담체이다.
The mobile particles are hollow carriers that include a protective surface area that is protected against collision with the surface of another carrier element.

본 발명의 다른 구현으로, 이동성 입자는 입자 엘리먼트 부피당 500-1800㎡/㎥, 바람직하게는 600-1400㎡/㎥의 총 비표면적을 가지며, 상기 담체를 통해 물 및 가스의 우수한 흐름을 이루게 하도록 디자인된 흐름 패시지를 갖는다. 본 명세서에 사용된 유닛 "입자 엘리먼트 부피당 표면적"은 이동성 입자의 표면이 입자 자체의 부피로 나뉘는 것을 의미한다. 본 출원에서 이는 이러한 담체의 특성의 상업적 설명에 일반적으로 사용되는 유닛 "입자의 벌크 부피 당 표면적"을 나타내는 것이 아니다.
In another embodiment of the invention, the mobile particles have a total specific surface area of 500-1800 m 2 / m 3, preferably 600-1400 m 2 / m 3, per particle element volume and are designed to allow good flow of water and gas through the carrier. Have flow passages. As used herein, the unit "surface area per particle element volume" means that the surface of the mobile particles is divided by the volume of the particles themselves. In the present application, this does not refer to the unit "surface area per bulk volume of particles" commonly used in the commercial description of the properties of such carriers.

또한, 이동성 입자는 바람직하게 입자 엘리먼트 부피당 300-1600㎡/㎥ 및 바람직하게는 500-1200㎡/㎥ 범위의 고 보호 표면적을 갖는다. 이의 길이 및 폭은 10-70mm 범위, 바람직하게 20-45mm 범위일 수 있다. 이의 두께는 1-30mm 범위, 바람직하게 3-20mm 범위이다.
In addition, the mobile particles preferably have a high protective surface area in the range of 300-1600 m 2 / m 3 and preferably 500-1200 m 2 / m 3 per particle element volume. Its length and width can range from 10-70 mm, preferably from 20-45 mm. Its thickness is in the range of 1-30 mm, preferably in the range of 3-20 mm.

본 발명의 바람직한 구현으로, 슬러지의 팽창 및 제거를 위한 공간의 부피 V는 생물학적 정화 반응기의 다공성 보유 세일링(peforated retention ceiling) 하에서 총 부피의 30-80%, 바람직하게 30-55%이다. 일 구현으로, 이러한 부피 V의 20-70%, 바람직하게 30-65%가 이동성 입자로 채워진다.
In a preferred embodiment of the present invention, the volume V of the space for the expansion and removal of the sludge is 30-80%, preferably 30-55% of the total volume under the porous retention ceiling of the biological purification reactor. In one embodiment, 20-70%, preferably 30-65% of this volume V is filled with mobile particles.

다른 바람직한 구현으로, 충전층의 입자는 15-100kg/㎥, 바람직하게 35-90kg/㎥, 보다 바람직하게 60-90kg/㎥의 밀도 및 2-6mm의 입자측정 크기를 갖는 팽창된 입자이다. 바람직하게는 충전층의 입자에 의한 이동성 입자의 막힘을 피하기 위해 3mm이상의 입자측정 크기를 갖는다.
In another preferred embodiment, the particles of the packed bed are expanded particles having a density of 15-100 kg / m 3, preferably 35-90 kg / m 3, more preferably 60-90 kg / m 3 and a particle size of 2-6 mm. Preferably it has a particle size of at least 3 mm to avoid clogging of mobile particles by particles in the packed bed.

다른 바람직한 구현으로, 유체 주입 시스템은 홀(hole)을 포함한다. 홀의 크기는 입자가 홀을 통해 통과할 수 없고 유체 주입 시스템에 의해 보유되도록 이동성 입자의 선택된 크기보다 작도록 선택된다.
In another preferred embodiment, the fluid infusion system comprises a hole. The size of the hole is selected to be smaller than the selected size of the mobile particles such that the particles cannot pass through the hole and are retained by the fluid injection system.

일 바람직한 구현으로, 생물학적 정화 반응기는 제 2 가스 주입 시스템을 포함하며, 이는 입자의 충전층 내에 위치한다.
In one preferred embodiment, the biological purification reactor comprises a second gas injection system, which is located in a packed bed of particles.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 생물학적 정화 반응기를 제공하는 제 1 단계를 포함하는 폐수의 생물학적 정화 방법에 관한 것이다.
The present invention also relates to a method for biological purification of wastewater comprising the first step of providing a biological purification reactor as described above.

본 발명의 제 2 단계는 상기 반응기를 통해 그리고 소정 용적의 이동성 담체 및 상기 생물학적 필터를 구성하는 충전층을 통해 상향으로 생물학적으로 정화될 물을 통과시키고, 이와 동시에 슬러지의 팽창 및 제거를 위한 상기 공간 내로 가스를 주입하고 상기 가스를 상기 생물학적 필터를 통해 생물학적으로 정화될 물과 동류 흐름 방향으로 상향으로 상기 가스를 통과시키는 것으로 구성된다.
The second stage of the invention allows water to be biologically purified to pass upwardly through the reactor and through a volume of mobile carrier and the packed bed constituting the biological filter, while at the same time the space for expansion and removal of sludge Injecting gas into and passing the gas through the biological filter in an upward flow direction in the same flow direction with water to be biologically purified.

본 발명의 방법의 제 3 단계는 상기 반응기의 상부에서 처리 및 저장된 물의 역류 흐름 방향으로 신속한 유출을 이용하여 상기 충전층 및 이동성 담체를 주기적으로 역세하는 것으로 구성된다.
The third step of the process of the present invention consists in periodically backwashing the packed bed and the mobile carrier using a rapid outflow in the direction of countercurrent flow of treated and stored water at the top of the reactor.

본 발명의 방법의 일 구현으로, 생물학적 정화 반응기가 입자의 충전층 내에 위치한 제 2 가스 주입 시스템을 포함하는 경우에, 가스는 상기 제 2 가스 주입 시스템을 통해 충전층 내로 주입된다.
In one embodiment of the method of the present invention, when the biological purification reactor comprises a second gas injection system located in a packed bed of particles, gas is injected into the packed bed through the second gas injection system.

상기 방법의 바람직한 구현으로, 역세 단계는 30-100m/h의 수 유출 속도로 수행된다. 역세 중에 가스가 주입되어 과도한 생물학적 슬러지의 루즈닝(헐거워짐)을 향상시킨다. 가스의 주입은 10-100m/h, 바람직하게 10-40m/h의 공기 흐름 속도로 연속적으로 수행되며, 이러한 일련의 가스는 역세 수 밸브(backwash water valve)의 개구부를 이용하여 교대로 주입되거나, 또는 역세 수 밸브가 열려있는 동안 동시에 주입될 수 있다.
In a preferred embodiment of the process, the backwashing step is carried out at a water outflow rate of 30-100 m / h. Gas is injected during backwash to improve loosening of excess biological sludge. The injection of gas is carried out continuously at an air flow rate of 10-100 m / h, preferably 10-40 m / h, and this series of gases is alternately injected using openings in the backwash water valve, Alternatively, it can be injected simultaneously while the backwash valve is open.

일 구현으로, 상기 방법은 또한 상기 충전층 및 상기 소정 용적의 이동성 입자 내에 부유된 고형물을 루즈닝하고 두 역세 사이클 사이에 보다 더 긴 운전이 가능하도록 간략한 미니세척 플러싱 운전을 주기적으로 수행하는 단계를 포함한다.
In one embodiment, the method also includes performing a simple miniwash flush operation periodically to loosen solids suspended in the packed bed and the volume of moving particles and to allow longer operation between two backwash cycles. Include.

본 발명은 또한 상술한 바와 같이 바이오리액터의 하나 이상의 배열을 포함하는 수처리 플랜트에 관한 것이다. 각 바이오리액터의 배열은 병렬 조작으로 1-20개 포함한다. 매끄러운 운전을 위해 병렬 조작으로 하나의 배열에 4-14개의 바이오리액터의 적용이 바람직하다.The invention also relates to a water treatment plant comprising at least one arrangement of bioreactors as described above. Each bioreactor array contains 1-20 in parallel operation. Application of 4-14 bioreactors in one array in parallel operation is preferred for smooth operation.

본 발명에 따른 수처리 플랜트는 1-10의 바이오리액터 배열을 포함할 수 있다.The water treatment plant according to the invention may comprise a 1-10 bioreactor array.

다른 구현으로, 수처리 플랜트에서 역세 운전은 1회에 배열당 하나의 바이오리액터로 수행된다. 배열당 하나의 바이오리액터만이 1회에 역세될 수 있음에도, 여러 배열의 사용은 1회에 하나 이상의 바이오리액터의 역세 운전을 가능하게 한다. In another embodiment, the backwash operation in the water treatment plant is carried out with one bioreactor per array at a time. Although only one bioreactor per array can be backwashed at a time, the use of multiple arrays enables backwash operation of more than one bioreactor at a time.

도 1은 종래 기술 EP0504065에 따른 바이오리액터의 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 구현에 따른 바이오리액터의 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에서 소정 용적의 이동성 입자를 형성하기 위해 사용되는 중공 담체의 바람직한 구현의 단면도를 나타낸다.
도 4a 및 4b는 바이오리액터 및 이의 선택적인 유체 주입 시스템의 하부의 사시도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 구현에 따른 바이오리액터의 단면도를 나타낸다.
1 shows a cross-sectional view of a bioreactor according to the prior art EP0504065.
2 is a cross-sectional view of a bioreactor according to one embodiment of the present invention.
3 shows a cross-sectional view of a preferred embodiment of the hollow carrier used to form the volume of mobile particles in the present invention.
4A and 4B show perspective views of the bottom of the bioreactor and its optional fluid injection system.
5 is a cross-sectional view of a bioreactor according to one embodiment of the present invention.

제공된 도면에 따르면, 도 1에 나타낸 종래 기술의 바이오리액터(1) 및 도 2 및 5에 나타낸 본 발명의 두 바람직한 구현(1' 및 1")은 이들의 하부에 슬러지의 팽창 및 제거를 위한 공간(2), 유체 주입 시스템(3), 가스 주입 시스템(4) 및 세일링으로 작용하는 다공 플래이트(6)에 의해 보유되는 충전층(5); 및 마지막으로, 처리수가 배출구(8)를 통해 제거되는 세척 리저브(washing reserve)로서 작용하는 프리 상부 구역(7)을 포함한다.
According to the drawings provided, the prior art bioreactor 1 shown in FIG. 1 and the two preferred embodiments 1 'and 1 "of the present invention shown in FIGS. 2 and 5 are spaces for the expansion and removal of the sludge underneath them. (2) a packed bed (5) held by the fluid injection system (3), the gas injection system (4) and the porous plate (6) acting as a sail; and finally, the treated water is removed through the outlet (8). It comprises a free upper section 7 which acts as a washing reserve.

상기 유체 주입 시스템(3)은 동시에 도 1, 2, 4a, 4b 및 5에 양 방향으로 화살표로 표시된 바와 같이 바이오리액터의 역세 운전 중에 슬러지 아웃테이크(sludge outtake)를 위한 시스템으로 제공된다.
The fluid injection system 3 is simultaneously provided as a system for sludge outtake during backwash operation of the bioreactor as indicated by the arrows in both directions in FIGS. 1, 2, 4a, 4b and 5.

처리할 액체는 주입구(9)를 통해 도착하여 밸브(12)를 통해 가스 주입 장치(4) 아래의 유체 주입 시스템(3)을 관통하여 구역(2)으로 도입된다. 가스가 가스 주입 장치(4)에 의해 도입될 경우, 가스, 처리할 물 그리고 입자에 달라 붙은 바이오필름 사이에 강렬한 교환이 이루어진다. 이러한 운전 중에, 충전층(5)은 비-격동적인 상태로 머무른다. 따라서 이는 "고정층(fixed bed)"이다.
The liquid to be treated arrives through the inlet 9 and is introduced into the zone 2 through the valve 12 through the fluid injection system 3 under the gas injection device 4. When a gas is introduced by the gas injection device 4, an intense exchange is made between the gas, the water to be treated and the biofilm which is stuck to the particles. During this operation, the packed bed 5 stays in a non-turbulent state. It is therefore a "fixed bed".

도 2 및 5를 참조하면, 본 발명의 바이오리액터에서 슬러리의 팽창 및 제거를 위한 공간(2)은 중공 담체(10)로 부분적으로 채워진다. 이는 본 발명에서 "이동성 입자의 용적(volume of movable particles)"으로 간주된다. 그러나, 충전층(5)에 대해 상기 언급된 것과 달리, 이러한 이동성 입자의 용적은 고정층을 형성하지 않지만, 중공 담체(10)는 자유롭게 이동할 수 있다. 이는 가스가 가스 주입 시스템(4)에 의해 베이스로 도입될 경우에, 이러한 이동성 입자의 용적이 격동적인 상태가 될 것이며, 중공 담체(10)는 그 흐름에 의해 공간(2)에서 주위를 회전할 것이다. 또한, 이러한 중공 담체(10)는 패시지를 통과하는 흐름을 갖기 때문에, 물과 가스가 공간(2)에서 담체를 회전시킬 뿐만 아니라, 중공 담체(10)을 통해 흐르게 하여, 이러한 중공 담체(10)의 모든 내부 표면적이 물과 가스와 접촉될 것이다. 이는 처리할 물과 중공 담체(10)의 외부 및 내부 표면, 모든 표면상에 존재하는 바이오필름 표면의 접촉을 최대화한다. 중공 담체의 내부 표면은 이러한 표면이 물에서 담체들의 자유 이동 및 이의 결과로 형성되는 충돌에 의해 손상되지 않는 사실을 강조하기 위해 "보호 표면적(protected surface)"이라 칭하여진다. 이와 대조적으로, "총 표면적(total surface area)"이 존재하는데, 이는 중공 담체(10) 상에 바이오필름 형성에 이용가능한 총 표면적을 가리키며, 이에 따라 모든 내부 및 외부 표면을 포함한다.
2 and 5, the space 2 for the expansion and removal of the slurry in the bioreactor of the present invention is partially filled with the hollow carrier 10. This is considered to be "volume of movable particles" in the present invention. However, unlike those mentioned above for the packed bed 5, the volume of such mobile particles does not form a fixed bed, but the hollow carrier 10 can move freely. This means that when gas is introduced into the base by the gas injection system 4, the volume of such mobile particles will be turbulent, and the hollow carrier 10 will rotate around in the space 2 by its flow. will be. In addition, since the hollow carrier 10 has a flow through the passage, water and gas not only rotate the carrier in the space 2, but also flow through the hollow carrier 10, such a hollow carrier 10 All internal surface areas of the will be in contact with water and gas. This maximizes the contact of the water to be treated with the biofilm surface present on all surfaces, both the outer and inner surfaces of the hollow carrier 10. The inner surface of the hollow carrier is called a "protected surface" to emphasize the fact that this surface is not damaged by free movement of the carriers in water and the resulting collisions. In contrast, there is a "total surface area" which refers to the total surface area available for biofilm formation on the hollow carrier 10 and thus includes all inner and outer surfaces.

도 1, 2 및 5 모두를 다시 참조하면, 충전층(5) 및 중공 담체(10) 내에서 부유 물질 및 생물학적 성장의 축적에 기인하여, 재료가 서서히 막힌다. 부하 손실의 증가는 압력 측정을 수반하거나, 또는 주입구(9)에서 부하 또는 부하 손실 측정시 액체 수준의 증가를 수반할 수 있다.
Referring again to FIGS. 1, 2 and 5, due to the accumulation of suspended matter and biological growth in the packed bed 5 and the hollow carrier 10, the material is gradually blocked. The increase in load loss may involve pressure measurements or may involve an increase in liquid level in the load or load loss measurement at the inlet 9.

미리정해진 부하 손실값에 도달할 경우에, 상기 층의 세척이 시작된다. 세척은 바이오필터의 입자로부터 과도한 슬러지의 제거를 의미하며, 여기서 과도한 슬러지는 반응기의 하부에 위치한 파이프/채널 시스템을 통해 바이오리액터를 떠나게 된다. 이러한 파이프 시스템은 플러시 밸브(11)에 연결된다. 세척을 시작하기 위해, 밸브(12)가 닫혀지고, 원하는 세척 속도가 얻어질 때 까지 밸브(11)가 미리정해진 위치로 열린다. 반응기의 상부(7)에서 처리 및 저장된 액체의 역류 흐름 방향으로의 빠른 유출은 충전층(5)의 물질의 팽창을 가능하게 한다. 상기 정의된 바와 같은 충전층(5)의 물질의 입자측정 크기 및 밀도에 있어서, 30-100m/h의 세척 속도가 선택된다. 이러한 세척 속도는 팽창 및 슬러지 제거를 위한 공간(2)에 위치한 중공 캐리어(10)에 마찬가지로 적절하다.
When the predetermined load loss value is reached, washing of the layer is started. Washing means the removal of excess sludge from the particles of the biofilter, where the excess sludge leaves the bioreactor through a pipe / channel system located at the bottom of the reactor. This pipe system is connected to the flush valve 11. To start cleaning, valve 12 is closed and valve 11 is opened to a predetermined position until the desired cleaning rate is obtained. The rapid outflow of the treated and stored liquid in the direction of countercurrent flow in the upper part 7 of the reactor enables the expansion of the material of the packed bed 5. For the particle size and density of the material of the packed bed 5 as defined above, a washing speed of 30-100 m / h is chosen. This cleaning rate is likewise suitable for the hollow carrier 10 located in the space 2 for expansion and sludge removal.

역세 중에 충전층(5)에 필요한 보통의 팽창 구역의 부피는 팽창 및 슬러지 제거를 위한 공간(2)의 부피보다 작다.
The volume of the normal expansion zone required for the packed bed 5 during backwashing is less than the volume of the space 2 for expansion and sludge removal.

이는 역세 중에 자유롭게 이동하는 중공 담체(10)가 주로 반응기의 하부를 향해 회전하여, 이에 따라 이들의 움직임이 제한되지 않고 유동되는 충전층의 입자를 위해 충분한 공간을 남긴다. 상기 위치한 충전층(5)으로부터 입자들이 슬러지 배출 시스템(3)을 향해 더욱 아래로 이동하게 되는 매우 드문 경우에, 하부를 향한 중공 담체(10)의 이동은 또한 추가의 보호 그리드(grid)로서 "행동"할 수 있다
This allows the hollow carrier 10, which moves freely during backwash, to rotate mainly towards the bottom of the reactor, thus leaving enough space for particles in the packed bed to flow without being limited in their movement. In very rare cases where particles from the positioned packed bed 5 are moved further down towards the sludge discharge system 3, the movement of the hollow carrier 10 downwards is also referred to as an additional protective grid. Can act "

상술한 바와 같이 유체 주입 시스템(3)은 동시에 도 1, 2, 4a, 4b 및 5에서 양 방향으로 화살표로 표시된 바와 같이 바이오리액터의 역세 운전 중에 슬러지 아웃테이크를 위한 시스템으로서 제공되는 것으로 이해될 것이다.
It will be appreciated that the fluid injection system 3 as described above is provided simultaneously as a system for sludge outtake during backwash operation of the bioreactor as indicated by the arrows in both directions in FIGS. 1, 2, 4a, 4b and 5. .

공간(2)는 일반적으로 역세 공정 중에 입자의 손실을 피하기 위한 종래 기술 방안에서 약 30-50%의 생물학적 정화 반응기의 다공성 보유 세일링(peforated retention ceiling) 하에 총 부피와 비교하여 상대적으로 높은 부피로 제공된다. 그러나, 본 발명에서, 이 공간은 이 부피의 20-70%, 바람직하게 30-65%를 중공 담체(10)로 채움으로써, 이에 따라 바이오리액터의 동일한 총 부피를 유지하면서 보다 생물학적으로 활성적인 표면을 제공하여 보다 효율적으로 사용된다. 종래 기술 방안을 고려하면, 자유 공간(2)의 부피를 최소화하는 것은, 이러한 공간이 일반적으로 상술한 바와 같이 역세 중에 충전층 입자의 팽창에 필요한 것으로 간주되기 때문에 역세 중에 충전층의 보다 많은 입자 손실을 일으키는 것으로 예상된다. 그러나, 본 발명에 따르면, 유체 주입 시스템(3)의 중공(15)(도 4a 및 4b에 나타낸)의 크기가 사용된 중공 담체의 최소 직경 보다 작도록 선택되기 때문에, 중공 담체(10)가 유체 주입 시스템(3)에 의해 반응기에 보유된다. 따라서, 유체 주입 시스템(3)은 중공 담체(10)가 반응기를 세척 제거하는 것을 억제하는 보호 그리드로서 동시에 작용한다. 유체 주입 시스템(3)의 중공(15)에 대한 바람직한 크기는 6-60mm 직경 범위이다.
The space (2) is generally provided in a relatively high volume compared to the total volume under a porous retention ceiling of about 30-50% of the biological purification reactor in the prior art approach to avoid particle loss during the backwashing process. do. However, in the present invention, this space fills 20-70%, preferably 30-65% of this volume with the hollow carrier 10, thus maintaining a more biologically active surface while maintaining the same total volume of the bioreactor. It is used more efficiently by providing Considering the prior art approach, minimizing the volume of the free space 2 is such that the space is generally considered necessary for expansion of the packed bed particles during backwashing as described above, resulting in more particle loss in the packed bed during backwashing. Is expected to cause. However, according to the invention, since the size of the hollow 15 (shown in FIGS. 4A and 4B) of the fluid injection system 3 is chosen to be smaller than the minimum diameter of the hollow carrier used, the hollow carrier 10 is a fluid. It is held in the reactor by the injection system 3. Thus, the fluid injection system 3 acts simultaneously as a protective grid which prevents the hollow carrier 10 from washing away the reactor. The preferred size for the hollow 15 of the fluid injection system 3 is in the 6-60 mm diameter range.

이와 동시에, 역세 중에 아래로 향하여 이동하는 중공 담체(10)는 충전층(5)의 입자가 슬러지 배출 시스템(3)에 도달하는 것을 억제하는 추가의 보호 그리드로서 작용한다. 중공 담체가 충전층(5)의 입자가 반응기를 빠져나가는 것을 억제하는 이러한 엑스트라 배리어를 제공하는 본 발명의 반응기의 매끄러운 운전이 매우 중요하다. 이와 관련하여, 충전층을 위한 중공 담체 및 입자의 올바른 조합을 조심스럽게 선택하는 것이 매우 중요하다. 충전층의 입자는 이들이 중공 담체의 막힘을 일으키고 반응기의 효율 감소를 일으킬 수 있는 중공 담체의 내부 흐름 패시지에 들어갈 수 없도록 선택되어야 한다. 이는 충전층의 입자 크기가 중공 담체에 존재하는 최대 내부 흐름 패시지 보다 커야 하며, 또는 반대로 중공 담체는 이들의 내부 흐름 패시지가 충전층의 최소 입자 보다 작도록 선택되어야함을 의미한다.
At the same time, the hollow carrier 10 moving downwards during backwashing acts as an additional protective grid that inhibits the particles of the packed bed 5 from reaching the sludge discharge system 3. Smooth operation of the reactor of the present invention, in which the hollow carrier provides such an extra barrier that prevents particles of the packed bed 5 from exiting the reactor, is of great importance. In this regard, it is very important to carefully select the correct combination of hollow carrier and particles for the packed bed. Particles in the packed bed should be chosen such that they cannot enter the internal flow passages of the hollow carriers, which can cause clogging of the hollow carriers and reduce the efficiency of the reactor. This means that the particle size of the packed bed should be larger than the maximum internal flow passage present in the hollow carrier, or conversely the hollow carriers should be chosen such that their internal flow passages are smaller than the minimum particles of the packed bed.

충전층을 위한 적절한 중공 담체 및 입자를 선택할 때 유념해야 할 또 다른 중요한 파라미터는 입자의 밀도이다. 밀도는 온도 및 압력에 따라 달라지기 때문에, 본 출원의 밀도 범위는 4℃ 내지 표준 대기압에서 정해진다. 상술한 바와 같이, 중공 입자의 밀도는 900-1200kg/㎥, 바람직하게 920-980kg/㎥의 범위이다. 또한, 충전층 입자의 밀도는 900kg/㎥이하, 보다 바람직하게 500kg/㎥이하이다. 이는 정상 운전 및 역세 중에 상기 두 타입의 입자의 혼합을 최소화한다.
Another important parameter to keep in mind when selecting the appropriate hollow carrier and particles for the packed bed is the density of the particles. Since the density varies with temperature and pressure, the density range of the present application is defined at 4 ° C. to standard atmospheric pressure. As mentioned above, the density of the hollow particles is in the range of 900-1200 kg / m 3, preferably 920-980 kg / m 3. The density of the packed bed particles is 900 kg / m 3 or less, more preferably 500 kg / m 3 or less. This minimizes the mixing of the two types of particles during normal operation and backwashing.

바람직한 구현으로, 충전층 입자의 밀도는 15-100kg/㎥, 바람직하게 35-90kg/㎥, 보다 바람직하게 60-90kg/㎥의 범위이다. 이러한 저 밀도는 만일 보유되지 않았다면 충전층의 입자가 반드시 수 표면을 향해 위로 뜨도록 해준다. 따라서, 상기 입자는 역세 후에 보유 세일링 하에 수초 내로 매우 신속하게 이들의 위치로 돌아가며, 반면에 보다 높은 밀도의 중공 입자는 충전층 하에 물 속에 부유되고 이동되는 것이 유지된다. 또한, 충전층의 저 밀도의 입자에 기인하여, 이러한 입자의 상력(upward force)은 매우 높다. 따라서, 충전층은 매우 콤팩트하며 거의 완전히 고정층이다. 이러한 충전층의 여과 성능은 따라서 매우 높다. 또한, 이러한 두 가지 다른 종류의 입자 사이의 밀도차는 반응기의 정상 운전 중에 상기 두 종류의 입자의 혼합이 매우 제한되는 것을 보장해 준다.
In a preferred embodiment, the density of the packed bed particles is in the range of 15-100 kg / m 3, preferably 35-90 kg / m 3, more preferably 60-90 kg / m 3. This low density ensures that the particles in the packed bed float up towards the water surface if not retained. Thus, the particles return to their position very quickly within seconds after retaining sailing, while the higher density hollow particles remain suspended and transported in the water under the packed bed. In addition, due to the low density of the particles in the packed bed, the upward force of these particles is very high. Thus, the packed bed is very compact and almost completely fixed. The filtration performance of this packed bed is therefore very high. In addition, the density difference between these two different types of particles ensures that the mixing of the two types of particles is very limited during normal operation of the reactor.

본 발명에서 상기 두 종류의 입자의 편성 및 고 콤팩트 충전층의 형성을 달성하기 위한 추가적인 공기 또는 물의 상향유동(upflow)은 필요없다. 따라서, 바이오리액터 자체를 작용 상태로 유지하기 위해 흐름을 제어 및 조절할 필요가 없다. 따라서, 흐름은 전적으로 최적의 수처리 효율을 달성하도록 조절될 수 있다. 이와 대조적으로, 물의 밀도에 보다 가까운 밀도를 갖는 입자의 고정 및 유동층을 함유하는 통상의 종래 기술 반응기는, 일반적으로 유동층을 보다 낮게 유지하고 충전층을 보다 높게 유지하기 위해 공기 또는 물의 추가적인 상향유동을 필요로 한다. 또한, 역세 후 두 층의 편성은, 본 발명에서의 충전층 및 이동성 담체의 경우 만큼 신속히 달성되지 못한다.
In the present invention, no additional air or water upflow is required to achieve the formation of the two types of particles and the formation of a high compact packed bed. Thus, there is no need to control and regulate the flow to keep the bioreactor itself in action. Thus, the flow can be adjusted solely to achieve optimal water treatment efficiency. In contrast, conventional prior art reactors containing fixed and fluidized beds of particles having a density closer to the density of water generally allow for additional upflow of air or water to keep the fluidized bed lower and the packed bed higher. in need. In addition, the combination of the two layers after backwashing is not achieved as quickly as for the packed bed and mobile carrier in the present invention.

물의 밀도에 보다 가까운 밀도를 갖고 이에 따라 덜 콤팩트한 고정층을 갖는 입자를 사용하는 추가적인 불리함은, 폐수의 정화를 위해 공기를 주입할 경우에 주입된 공기가 고정층에 "경로(pathways)"를 형성할 수 있다는 점이다. 이러한 "경로"는 고정층의 처리 효율을 감소시킬 것이다. 본 발명에서, 이는 발생하지 않는다. 더욱이, 충전층이 매우 콤팩트하다는 사실에 기인하여, 공기 버블이 충전층을 통해 이동하는데 보다 오래 걸린다. 이는 공기로부터 물로 산소가 이동하는 시간을 증가시켜, 이에 따라 바이오필름의 활성을 증가시킨다.
An additional disadvantage of using particles having a density closer to that of the water and thus having a less compact fixed bed is that the injected air forms "pathways" in the fixed bed when air is injected for the purification of the waste water. It can be done. This "path" will reduce the treatment efficiency of the fixed bed. In the present invention, this does not occur. Moreover, due to the fact that the packed bed is very compact, it takes longer for air bubbles to travel through the packed bed. This increases the time the oxygen moves from air to water, thus increasing the activity of the biofilm.

도 2 및 5에 나타낸 바이오리액터의 운전을 다시 참조하면, 역류 흐름에 대한 신속한 변화는 간극 공간(interstitial spaces)에 저장된 고형물을 따라 운반되고, 물질의 표면 상에 수집된 과잉의 바이오매스를 제거하는 것을 가능하게 하지만, 상기 언급된 범위의 속도는 물질 상에 활성 바이오필름을 보존하는 것을 가능하게 한다. 리저브(7)의 배수 및 밸스(11)의 닫힘 후에, 밸브(12)를 세척 전에 사용하였던 것과 유사한 부하로 개방함으로써 공급을 재개하는 것이 가능하다.
Referring back to the operation of the bioreactors shown in FIGS. 2 and 5, a rapid change in backflow flow is carried along the solids stored in interstitial spaces, removing excess biomass collected on the surface of the material. Although possible, the above-mentioned speeds make it possible to preserve the active biofilm on the material. After draining the reservoir 7 and closing the balance 11, it is possible to resume the supply by opening the valve 12 to a load similar to that used before cleaning.

역류 역세를 이용하는 또 다른 장점은, 운전 중에 정화된 물만이 충전층 부분에 도달하기 때문에 충전층의 상부 내의 입자는 오염물질과 접촉하지 않으며, 반면에 운전 중에 오염물질의 주요부가 보다 낮은 부분에 머무른다는 것이다. 그리고 나서, 역세 중에, 오염물질은 충전층의 상부가 역세 중에 오염물질과 접촉되지 않도록 다시 아래로 향해 이동된다. 이와 대조적으로 동방향(co-current) 역세는 모든 충전층 입자가 총 오염물질과 접촉되도록 하여, 이에 따라 충전층의 효율이 감소된다. 또한, 동방향 역세가 사용되는 경우에 오염물질이 상기 보유 세일링에 도달하고 이를 막히게 할 수 있다. 역류 역세 중에 상기 보유 세일링은 여분으로 남게된다.
Another advantage of using backwash backwash is that the particles in the upper part of the packed bed do not come into contact with the pollutant because only the purified water reaches the packed bed portion during operation, while the main part of the pollutant remains in the lower portion during operation. Will be. During backwashing, the contaminants are then moved back down so that the top of the packed bed does not come into contact with the contaminants during backwashing. In contrast, co-current backwash allows all packed bed particles to come into contact with the total contaminants, thereby reducing the efficiency of the packed bed. It is also possible for contaminants to reach and clog the retention sail when co-forced backwashing is used. The retaining sailing remains extra during backwash backwashing.

필요에 따라, 펌프에 의한 정화 배출물의 재순환은 분배를 향상시켜주거나, 또는 전단여과(prefiltration) 구역에서 질산염의 공급을 가능케 할 수 있다.
If desired, the recycling of the purge effluent by the pump may improve the distribution or enable the supply of nitrates in the prefiltration zone.

상기 세척들 사이의 시간 기간을 늘이기 위해, 밸브(11)의 개구부에 의한 매우 간략한 플러싱 운전이 주기적으로 수행되어 물질을 루즈닝 할 수 있으며, 불순물이 여과층 내로 보다 깊이 침투되는 것을 가능케 한다. 이러한 미니-세척 운전은 필터의 하부를 더욱 막히게 할 것이며, 이는 부유 물질로 더욱 채워진다. 신속한 플러싱 운전은 여과층의 높이에 걸쳐 균형잡힌 부하 손실을 위해 제공되는 식으로 시행될 수 있다.
In order to extend the time period between the washes, a very brief flushing operation by the opening of the valve 11 may be performed periodically to loosen the material, allowing impurities to penetrate deeper into the filtration layer. This mini-clean operation will further clog the bottom of the filter, which is further filled with suspended solids. Rapid flushing operation can be performed in such a way as to provide a balanced load loss across the height of the filtration bed.

충전층 뿐만 아니라 중공 담체의 언클로깅(unclogging)을 돕기위해 세척 중에 연속 가스 주입이 유지될 수 있다. 역세 중에 ?은 연속의 공기는 중공 담체를 흔들고 이들의 막힘을 억제할 것이다. 일련의 공기는 예를 들어, 하기 바람직한 구현에 기재된 바와 같이 세척수 주입시 휴지(pause) 중에 도입되거나, 또는 세척수가 연속적으로 운전되면서 연속적으로 도입될 수 있다.
Continuous gas injection can be maintained during cleaning to assist in unclogging of the hollow carrier as well as the packed bed. During backwash, continuous air will shake the hollow carriers and inhibit their blockage. A series of air can be introduced, for example, during a pause in washing water injection as described in the preferred embodiment below, or continuously while the washing water is running continuously.

본 발명의 바람직한 구현으로, 역세 절차는 다음 단계를 포함한다:In a preferred embodiment of the invention, the backwashing procedure comprises the following steps:

a) 물 단독으로 사전-세척하는 단계a) pre-washing with water alone

이 운전은, 필터가 스위치아웃되는 동안, 혼합을 위해 공기를 주입하기 전에 슬러지를 루즈닝하기 위해서 미리정해진 시간 기간, T0 동안 세척수 배수 밸브를 개방함으로써 (물 단독으로) 사전-세척하는 것으로 구성된다.This operation consists of pre-washing (water alone) by opening the wash water drain valve for a predetermined time period, T0, to loosen the sludge before injecting air for mixing, while the filter is switched out. .

b) 공기 단독으로 슬러지를 루즈닝하는 단계b) loosening sludge with air alone

이 단계는, 세척수 배수 밸브가 차단되는 동안, 공기 시스템 내로 공기를 주입하여 과도한 슬러지를 혼합하고 이를 루즈닝하는 것으로 구성된다. 이 단계는 T2동안 지속된다.This step consists of injecting air into the air system, mixing excess sludge and loosening it while the wash water drain valve is shut off. This phase lasts for T2.

c) 휴지(Pausing) 단계c) Pausing step

루즈닝된 물질이 시간 T14 동안 가라앉게 하기 위한 휴지Pause to allow loosened material to settle for time T14

d) 수상과 공기상의 교환에 의한 클리닝 단계d) cleaning step by exchange of water phase and air phase

이 단계는 This step

- T1 동안에 물 단독-Water alone during T1

- T2 동안에 공기 단독-Air alone during T2

- T14 동안에 휴지-Pause during T14

- T1 동안에 물 단독-Water alone during T1

- T2 동안에 공기 단독-Air alone during T2

- T14 동안에 휴지-Pause during T14

의 연속적인 주입으로 구성된다.
It consists of a continuous injection of.

이러한 단계들은 모든 과잉 슬러지를 루즈닝하고, 이를 부분적으로 필터 매체를 향해 비우는 것으로 디자인된다. 보다 완전한 세척을 얻기 위해, 추가적인 수 수중침식(water scour) 단계(미리 정해진 시간 T1) 및 공기 수중침식(air scour) 단계(미리 정해진 시간 T2) 및 휴지(미리 정해진 시간 T14)가 추가될 수 있다.
These steps are designed to loosen all excess sludge and empty it partially towards the filter media. To obtain a more complete wash, additional water scour step (predetermined time T1) and air scour step (predetermined time T2) and rest (predetermined time T14) can be added. .

e) 물 단독으로 린싱하는 단계e) rinsing with water alone

이 단계는 시간 T3 동안 물의 하향 흐름으로 잔류 과잉 슬러지를 비우는 것으로 구성된다.
This step consists of emptying the residual excess sludge with a downward flow of water during time T3.

T3가 경과되면 역세 시퀀스가 종료된다. 실제 여과 속도에 따라, 필터는 여과 모드로 되돌려 지거나 대기 모드로 들어간다.
The backwash sequence ends when T3 elapses. Depending on the actual filtration rate, the filter is returned to filtration mode or enters standby mode.

반응기 내에서 제 2 유동층 또는 충전층 대신에 자유롭게 이동하는 중공 담체를 사용하는 다수의 장점 중 하나는 단지 작은 추가의 기압 손실 수두(headloss)만이 이러한 이동성 담체에 의해 바이오리액터의 정상 운전 중에 도입되는 것이다. 이는 바이오리액터의 폭기를 위한 에너지 소비를 줄여준다.
One of the many advantages of using freely moving hollow carriers in place of a second fluidized bed or packed bed in the reactor is that only a small additional pressure loss headloss is introduced by such mobile carriers during normal operation of the bioreactor. . This reduces the energy consumption for aeration of the bioreactor.

마지막으로, 가스 버블은 반응기의 하부에서 자유롭게 이동하는 중공 담체와 접촉될 경우에 보다 작은 버블로 쪼개지기 때문에, 상기 중공 담체는 충전층에 대하여 상향으로 가스의 향상된 분포 및 보다 느린 이동을 위해 제공된다. 이는 가스를 함유한 바이오필름의 향상된 공급을 보장하여, 반응기의 보다 높은 효율성을 이루게 한다.
Finally, since the gas bubbles break into smaller bubbles when contacted with freely moving hollow carriers at the bottom of the reactor, the hollow carriers are provided for improved distribution and slower movement of the gas upwards relative to the packed bed. . This ensures an improved supply of gaseous biofilms, resulting in higher efficiency of the reactor.

또한, 중공 담체는, 중공 담체 상에 생성 및 축적된 바이오매스가 역세 중에 제거되기 때문에, 충전층이 총 부유 물질(TSS)로 막히는 것을 감소시킨다. 더욱이, 보다 적은 CDD가 충전층에 도달하기 때문에, 바이오매스의 성장은 충전층만이 사용된 도 1에 나타낸 바와 같이 통상적인 바이오리액터에서 보다 충전층 입자상에서 더 느리다. 이는 역세 빈도를 최소화하고, 이와 함께 또한 폐기하는데 필요한 세척수 부하를 최소화한다.
In addition, the hollow carriers reduce clogging of the packed bed with total suspended solids (TSS) because biomass generated and accumulated on the hollow carriers is removed during backwash. Moreover, because less CDD reaches the packed bed, the growth of biomass is slower on packed bed particles than in a conventional bioreactor as shown in FIG. 1 where only packed bed is used. This minimizes the frequency of backwashing and at the same time minimizes the wash water load required for disposal.

도 3에 본 발명에 사용되기에 적절한 예시적인 중공 담체의 측면도를 나타내었다. 이 구조는 바이오필름의 성장에 적절한 담체의 외부 및 내부 벽을 나타낸다. 이 도면으로부터 쉽게 이해될 수 있는 바와 같이, 담체의 내부 표면 상에 성장하는 바이오필름은 바이오리액터의 운전 중에 다른 담체와의 충돌을 통해 손상되는 것으로부터 보호될 것이다.
3 is a side view of an exemplary hollow carrier suitable for use in the present invention. This structure represents the outer and inner walls of the carrier suitable for the growth of the biofilm. As can be readily appreciated from this figure, the biofilm growing on the inner surface of the carrier will be protected from being damaged through collisions with other carriers during operation of the bioreactor.

도 4a 및 4b에서, 두 선택적 유체 주입 시스템을 나타내었다. 도 4a에서, 콘크리트로 제조된 유체 주입 시스템은 도 2의 바이오리액터에 나타낸 유체 주입 시스템에 따르는 것으로 나타낸다. 유체 주입 시스템은 예를 들어, 콘크리트 또는 당해 기술 분야에 알려진 다른 적절한 물질로 제조될 수 있다. 바이오리액터(13)의 하부에, 구멍(15)을 가진 주입구 채널(14)이 형성된다. 선택적인 방안인 도 4b에서, 구멍(15)을 가진 파이프(16)는 바이오리액터의 하부에 또는 그 위에 삽입된다. 이러한 파이프는 예를 들어, 강 또는 플라스틱, 또는 당해 기술분야에 알려진 다른 적절한 물질로 제조될 수 있다. 양 구현에서, 물 주입 채널은 또한 양 방향으로 가리키는 화살표로 표시된 바와 같이 역세 중에 슬러지 배출 채널로서 작용한다. 구멍(15)의 크기는 입자가 구멍(15)을 통해 통과하지 못하여 유체 주입 시스템(3)에 의해 보유되도록 이동성 입자(10)의 선택된 크기보다 작게 선택된다. 이동성 입자(10)가 반응기의 하부를 향해 눌리는 경우에, 역세 중에 이들은 유체 주입 시스템(3)에 의해 보유되어, 유익한 이동성 입자(10)의 손실이 회피된다.
4A and 4B, two optional fluid injection systems are shown. In FIG. 4A, the fluid injection system made of concrete is shown according to the fluid injection system shown in the bioreactor of FIG. 2. The fluid injection system may be made of, for example, concrete or other suitable material known in the art. In the lower part of the bioreactor 13, an inlet channel 14 having a hole 15 is formed. In an alternative solution, FIG. 4B, a pipe 16 with a hole 15 is inserted at or below the bioreactor. Such pipes can be made, for example, of steel or plastic, or other suitable material known in the art. In both implementations, the water injection channel also acts as a sludge discharge channel during backwashing as indicated by arrows pointing in both directions. The size of the aperture 15 is chosen to be smaller than the selected size of the mobile particles 10 such that the particles do not pass through the aperture 15 and are retained by the fluid injection system 3. If the mobile particles 10 are pressed towards the bottom of the reactor, they are retained by the fluid injection system 3 during backwash, so that the loss of beneficial mobile particles 10 is avoided.

도 5는 본 발명의 반응기의 선택적인 구현을 나타내며, 이는 충전층(5) 내에 위치한 제 2 공기 주입 시스템(17)을 포함하는 것만 다르고 도 2에 나타낸 바이오리액터와 동일한 방식으로 작용한다. 상기 바이오리액터가 공기 주입 시스템(4) 및 제 2 공기 주입 시스템(17)을 통해 작동되고 공기 도입될 경우에, 충전층(5)은 도 5에 나타낸 바와 같이 충전층 내에 폭기 구역(19) 및 비 폭기 구역(18)을 포함할 것이다. 폭기 구역(19) 내에서, 주입된 공기로부터 O2를 이용한 질화 작용이 일어날 수 있다. 공기 주입 시스템(4)로부터 폭기가 일어나지 않는 경우, 무산소 구역, 즉, NO3-N 단독으로부터 비롯된 산소를 함유하는 구역은, 폭기에 의해 공급되는 산소 대신에 NO3-N의 산소가 탄소 제거를 위해 사용될 때 질산염이 제거(탈질)되는 것을 확보할 수 있다. 이는 제 2 공기 주입 시스템(17)이 역세 중에 공기 주입을 위해 제공되지 않고, 바이오리액터의 정상 운전 중에만 공기 주입을 위해 제공되는 것으로 이해된다. 공기 주입 시스템(4)만을 갖는 상기 구현에 대해 상술한 바와 같이, 또한 이러한 구현에서, 공기가 공기 주입 시스템(17)을 통해 부가적으로 또는 배타적으로 도입되는 경우에, 가스, 처리할 물 및 입자에 부착하는 바이오필름 사이에 집중적인 교환이 획득된다. 이러한 운전 중에, 충전층(5)는 비-역동적인 상태로 머무르며, 따라서 "고정층(fixed bed)"이다.
FIG. 5 shows an alternative implementation of the reactor of the present invention, which differs only from including a second air injection system 17 located in the packed bed 5 and operates in the same way as the bioreactor shown in FIG. 2. When the bioreactor is operated and air introduced through the air injection system 4 and the second air injection system 17, the packed bed 5 is filled with an aeration zone 19 in the packed bed as shown in FIG. It will include a non-aeration zone 18. Within the aeration zone 19, nitriding with O 2 can take place from the injected air. If it does not occur that the aeration of the air injection system (4), an oxygen-free zone, that is, NO 3 -N zone contains oxygen derived from the sole, the oxygen of the carbon removal of NO 3 -N in place of oxygen supplied by aeration It is possible to ensure that the nitrate is removed (denitrified) when used for the purpose. It is understood that the second air injection system 17 is not provided for air injection during backwashing, but only for air injection during normal operation of the bioreactor. As described above for the above implementation with only the air injection system 4, and also in this embodiment, when air is additionally or exclusively introduced through the air injection system 17, the gas, the water to be treated and the particles to be treated. Intensive exchange is obtained between biofilms adhering to the film. During this operation, the packed bed 5 stays in a non-dynamic state and is thus a "fixed bed".

본 발명의 방법의 유리한 구현에 따르면, 상기한 바이오리액터의 하나 이상의 배열은 하나의 큰 수처리 플랜트에 병렬로 설정된다. 하나의 큰 수처리 플랜트 내의 병렬 바이오리액터의 각 배열은 1-20 바이오리액터를 함유할 수 있다. 그러나, 배열당 4-14 바이오리액터의 양이 바람직하다. 1-20 바이오리액터 배열이 하나의 수처리 플랜트에 병렬로 시행될 수 있다.According to an advantageous embodiment of the method of the invention, one or more arrangements of the above described bioreactors are set in parallel in one large water treatment plant. Each array of parallel bioreactors in one large water treatment plant may contain 1-20 bioreactors. However, an amount of 4-14 bioreactors per array is preferred. A 1-20 bioreactor array can be implemented in parallel in one water treatment plant.

각 바이오리액터 배열은 각 바이오리액터에 개별적으로 관련된 부하 컬럼을 공급하는 하나의 공통 급수지를 갖는다. 이는 다른 부하 컬럼이 압력을 보상할 수 있기 때문에, 하나의 컬럼이 막힐 경우에 바이오리액터 내의 과잉 압력이 억제될 수 있다.Each bioreactor array has one common feeder supplying load columns individually associated with each bioreactor. This is because other load columns can compensate for the pressure, so that excess pressure in the bioreactor can be suppressed if one column is blocked.

또한, 각 바이오리액터의 정화된 물에 대한 워터 리저브들이 상호 연결되고 각 배열의 상부에 정화된 물에 대하여 하나의 큰 구획을 형성한다. 따라서, 하나의 배열에서 가동중인 모든 바이오리액터의 정화된 물은 막혀진 바이오리액터의 역세를 위한 물 흐름을 제공하며, 이때 역세가 이루어진다. In addition, the water reserves for the purified water of each bioreactor are interconnected and form one large compartment for the purified water on top of each array. Thus, the purified water of all bioreactors running in one arrangement provides a water stream for backwashing the blocked bioreactor, where backwashing takes place.

본 발명의 수처리 플랜트의 매끄러운 운전을 위해 다른 바이오리액터들은 정상적인 수처리 운전시 존재하면서 일시에 단지 하나의 바이오리액터가 역세되는 것이 바람직하다. 배열당 단지 하나의 바이오리액터가 일시에 역세될 수 있으나, 병렬로 여러 배열의 사용은 일시에 플랜트당 하나 이상의 바이오리액터의 역세를 가능하게 하며, 이는 처리 플랜트의 효율을 증가시킨다.It is preferable that only one bioreactor is backwashed at a time while other bioreactors are present during normal water treatment operation for smooth operation of the water treatment plant of the present invention. Only one bioreactor per array can be backwashed at a time, but the use of multiple arrays in parallel allows backwashing of one or more bioreactors per plant at a time, which increases the efficiency of the treatment plant.

실시예Example

도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 생물학적 정화 반응기의 총 부유 물질 및 가용성 COD의 제거 효율을 측정하기 위한 시험 운전을 수행하였다.
As shown in FIG. 2, a test run was performed to determine the removal efficiencies of total suspended solids and soluble COD in the biological purification reactor of the present invention.

시험-운전을 위해 사용된 반응기는 6.5m 높이의 0.9m 직경 컬럼이었다. 반응기는 4.5mm의 직경 및 55kg/㎥의 밀도를 갖는 구형 매체를 사용하는 3.5m의 충전층을 가졌다. 1.9m의 높이를 가진 충전층 이하의 부피가 960kg/㎥의 밀도 및 800㎡/㎥의 보호 표면적을 갖는 중공 담체 35%로 채워졌다. 반응기에 St. Thibaut des Vignes WWTP(프랑스)의 프라이머리 세틀러로부터 생성된 도시 폐수를 공급하고, 반응기를 측정하기 전후에 폐수의 총 부유 물질(TSS) 및 가용성 화학 산소 요구량(여과된 COD) 함량을 측정하였다.
The reactor used for the test-run was a 6.5m high 0.9m diameter column. The reactor had a 3.5m packed bed using a spherical medium having a diameter of 4.5 mm and a density of 55 kg / m 3. The volume below the packed bed with a height of 1.9 m was filled with 35% hollow carrier with a density of 960 kg / m 3 and a protective surface area of 800 m 2 / m 3. In the reactor The municipal wastewater produced from the primary settler of Thibaut des Vignes WWTP (France) was fed and the total suspended solids (TSS) and soluble chemical oxygen demand (filtered COD) content of the wastewater was measured before and after the reactor was measured.

반응기는 3주간 1m/h의 유입 흐름으로 시딩되고, 충분한 활성이 기록될 경우에 반응기에 대한 부하를 여러 단계로 증가하였다. 24시 평균 시료를 플랜트의 최고 부하 중에 취하였다.
The reactor was seeded with 1 m / h inlet flow for 3 weeks and the load on the reactor was increased in several stages when sufficient activity was recorded. 24 hour average samples were taken during the highest load of the plant.

시험 운전 결과를 하기 표 1 및 2에 나타내었다. 그 결과를 도 1에 나타낸 바와 같이 종래 기술에 개시된 생물학적 정화 반응기로부터 예측되는 표준 설계값 및 결과와 비교하여 나타내었다.
The test run results are shown in Tables 1 and 2 below. The results are shown in comparison with standard design values and results predicted from the biological purification reactors disclosed in the prior art as shown in FIG. 1.

종래 기술(도 1) 및 본 발명(도 2)에 개시된 생물학적 정화 반응기에 의한 총 부유 물질(TSS)의 제거 효율의 비교Comparison of removal efficiency of total suspended solids (TSS) by biological purification reactors disclosed in the prior art (FIG. 1) and the present invention (FIG. 2) TSS 부하
(kg/㎥/d)
TSS load
(kg / ㎥ / d)
TSS 유입
(mg/l)
TSS Inflow
(mg / l)
TSS 배출
(mg/l)
TSS emissions
(mg / l)
제거율
(%)
Removal rate
(%)
순환 주기
(h)
Cycle
(h)
종래 기술 반응기(도 1)Prior Art Reactor (FIG. 1) 2.72.7 100100 2525 7575 2424 본 발명의 반응기(도 2)Reactor of the invention (FIG. 2) 66 200200 7070 6565 2424

종래 기술(도 1) 및 본 발명(도 2)에 개시된 생물학적 정화 반응기에 의한 COD의 제거 효율의 비교Comparison of removal efficiency of COD by the biological purification reactor disclosed in the prior art (FIG. 1) and the present invention (FIG. 2) CODsol 부하
(kg/㎥/d)
CODsol load
(kg / ㎥ / d)
CODsol 유입
(mg/l)
CODsol inflow
(mg / l)
CODsol 배출
(mg/l)
CODsol emissions
(mg / l)
제거율
(%)
Removal rate
(%)
순환 주기
(h)
Cycle
(h)
종래 기술 반응기(도 1)Prior Art Reactor (FIG. 1) 2.92.9 200200 5050 7575 2424 본 발명의 반응기(도 2)Reactor of the invention (FIG. 2) 66 170170 6060 6565 2424

St. Thibaut des Vignes WWTP는 WWTP로 유입되는 고도의 산업 유입물을 가지며, 이는 유입 폐수 내에 상대적으로 큰 비분해성 가용성 COD 분획을 형성하는 것에 유의해야 한다. 따라서, 유입물 내에 가용성 CDD의 양은 보다 "고전적인(classical)" 도시 폐수로부터 예측되는 양보다 다소 많으며, 이는 이러한 파라미터에 대하여 보다 낮은 달성 제거율을 형성한다. 이러한 "고전적인" 도시 폐수가 종래 기술로 개시되고 도 1에 나타낸 생물학적 정화 반응기에 대한 효율 데이터를 얻는데 사용되었다.
St. Thibaut des Vignes WWTP has a high degree of industrial influent entering WWTP, which should be noted to form a relatively large non-degradable soluble COD fraction in the influent wastewater. Thus, the amount of soluble CDD in the influent is somewhat higher than the amount expected from more "classical" municipal wastewater, which results in lower achieved removal rates for these parameters. This “classic” municipal wastewater was disclosed in the prior art and used to obtain efficiency data for the biological purification reactor shown in FIG. 1.

Claims (16)

바이오리액터에서 폐수를 생물학적으로 처리하고 상기 폐수로부터 부유된 고형물을 제거하는 방법으로서,
정화 모드에서:
- 폐수가 바이오리액터에 주입되도록 하는 개구부 배열(an array of openings)을 포함하는 폐수 주입 시스템을 통해 바이오리액터의 하부 부분으로 폐수를 향하게 하는 단계;
- 바이오리액터에 공기를 주입하는 단계;
- 이동 가능한 중공 바이오필름 담체를 함유하는 팽창 공간을 통해 그리고 이동 가능한 중공 바이오필름 담체 내의 통과 흐름 패시지를 통해 폐수 및 공기를 상향으로 향하게 하는 단계;
- 팽창 공간 상에 배치되고, 팽창 공간 내에 함유된 이동 가능한 중공 바이오필름 담체의 밀도보다 작은 밀도를 갖는 바이오필름 담체의 충전층을 통해 팽창 공간으로부터 폐수 및 공기를 상향으로 향하게 하는 단계이며, 그리고 여기서 충전층의 바이오필름 담체는 이동 가능한 중공 바이오필름 담체의 통과 흐름 패시지보다 큰, 단계;
- 바이오리액터에 다공 스크린 하에 바이오필름 담체의 충전층을 보유시키는 단계;
- 바이오필름 담체의 충전층 및 이동 가능한 중공 바이오필름 담체로 바이오필터를 형성하는 단계;
폐수가 팽창 공간 및 바이오필름 담체의 충전층을 통해 상향으로 이동함에 따라, 바이오필터 내의 부유된 고형물을 수집하고 바이오리액터 내의 공간에 처리된 폐수를 수집하는 단계
를 포함하며, 그리고
역세 모드에서:
- 역세를 통해 바이오필터에 의해 보유된 부유된 고형물을 제거하는 단계로서, 여기서 바이오리액터 내의 상부 공간에 유지된 처리된 폐수의 적어도 일부가 역세물로서 이용되는, 단계;
- 바이오필름 담체의 충전층을 통해 그리고 팽창 공간 및 그 안에 함유된 이동 가능한 중공 바이오필름 담체를 통해 역세물을 하향으로 향하게 하고, 그리고 바이오필름 담체의 충전층을 팽창 공간으로 팽창시키는 단계;
- 바이오필터에 의해 보유된 부유된 고형물을 역세물에 혼입시키는(entraining) 단계;
- 역세물 및 혼입된 부유된 고형물을 폐수 주입 시스템 내의 개구부 배열을 통과하도록 향하게 함으로써 바이오리액터로부터 부유된 고형물을 함유하는 역세물을 배출하는 단계;
- 역세물과 함께 이동 가능한 중공 바이오필름 담체의 배출을 억제하는 단계; 및
- 이동 가능한 중공 바이오필름 담체로 바이오리액터 내에 보호 그리드를 형성하고, 충전층의 바이오필름 담체가 이동 가능한 중공 바이오필름 담체의 보호 그리드를 통해 통과하는 것을 억제시키고, 폐수 주입 시스템 내의 개구부 배열을 통해 역세물과 함께 바이오리액터로부터 배출되도록 하는 단계
를 포함하는, 방법.
A method of biologically treating wastewater in a bioreactor and removing suspended solids from the wastewater,
In purge mode:
Directing the wastewater to the lower part of the bioreactor via a wastewater injection system comprising an array of openings to allow the wastewater to be injected into the bioreactor;
Injecting air into the bioreactor;
Directing wastewater and air upward through an expansion space containing a movable hollow biofilm carrier and through a flow passage passage within the movable hollow biofilm carrier;
Directing wastewater and air upward from the expansion space through a packed bed of biofilm carrier disposed on the expansion space and having a density less than that of the movable hollow biofilm carrier contained in the expansion space, and wherein Wherein the biofilm carrier of the packed bed is larger than the passage flow passage of the movable hollow biofilm carrier;
Retaining a packed bed of biofilm carrier in a bioreactor under a porous screen;
Forming a biofilter with a packed bed of biofilm carrier and a movable hollow biofilm carrier;
As the wastewater moves upward through the expansion space and the packed bed of biofilm carrier, collecting suspended solids in the biofilter and collecting the treated wastewater in the space within the bioreactor
It includes, and
In backwash mode:
Removing the suspended solids held by the biofilter via backwashing, wherein at least a portion of the treated waste water retained in the upper space in the bioreactor is used as backwashing material;
Directing the backwash through the packed bed of the biofilm carrier and through the expansion space and the movable hollow biofilm carrier contained therein, and expanding the packed layer of the biofilm carrier into the expansion space;
Entraining the suspended solids retained by the biofilter into the backwash;
Draining backwashing containing suspended solids from the bioreactor by directing the backwashing and entrained suspended solids through an opening arrangement in the wastewater injection system;
Suppressing the release of hollow biofilm carriers that are movable with the backwash; And
Forming a protective grid in the bioreactor with a movable hollow biofilm carrier, preventing the biofilm carrier in the packed bed from passing through the protective grid of the movable hollow biofilm carrier, and backwashing through the opening arrangement in the wastewater injection system Draining from the bioreactor with water
Including, method.
제1항에 있어서,
다음 순서로 일련의 단계들을 통해 바이오필터를 역세하는 것을 추가로 포함하는 방법:
- 단계 1: 사전-세척 단계를 개시함으로써 바이오필터에 유지된 부유된 고형물을 루즈닝하는 단계로서, 여기서 사전-세척 단계는 바이오리액터에 유지된 처리된 폐수만을 바이오필름 담체의 충전층 및 이동 가능한 중공 바이오필름 담체를 통해 하향으로 향하게 하는 것을 포함하는, 단계;
- 단계 2: 사전-세척 단계 후에, 바이오필터에 공기를 주입함으로써 바이오필터에 유지된 부유된 고형물을 추가로 루즈닝하는 단계;
- 단계 3: 단계 2 후에, 공기나 처리된 폐수가 바이오필터를 통해 향하지 않는 선택된 기간 동안 일시 정지 단계를 수행함으로써 부유된 고형물을 침전시키는 단계;
- 단계 4: 처리된 폐수 역세 공정 및 공기 주입 공정을 포함하는 교대 공정을 이용함으로써 바이오필터를 클리닝하는 단계로서, 여기서 단계 4의 제1 단계로, 처리된 폐수는 바이오필터를 통해 하향으로 향하게 되어 이로부터 부유된 고형물을 클리닝하고, 단계 4의 제2 단계로, 공기만이 바이오필터에 주입되고, 그리고 여기서 단계 4의 일부로서 제1 단계 및 제2 단계가 반복되는, 단계; 및
- 단계 5: 단계 4 후에, 처리된 폐수로 바이오필터를 린싱하는 단계.
The method of claim 1,
Further comprising backing the biofilter through a series of steps in the following order:
Step 1: loosening suspended solids held in the biofilter by initiating a pre-cleaning step, wherein the pre-washing step is capable of carrying only a packed bed of biofilm carrier and a removable wastewater retained in the bioreactor Comprising directing downward through the hollow biofilm carrier;
Step 2: after the pre-cleaning step, further loosening the suspended solids retained in the biofilter by injecting air into the biofilter;
Step 3: after step 2, the suspended solids are precipitated by performing a pause step for a selected period of time during which no air or treated waste water is directed through the biofilter;
Step 4: cleaning the biofilter by using an alternating process comprising a treated wastewater backwashing process and an air injection process, wherein in the first step of step 4, the treated wastewater is directed downward through the biofilter Cleaning the suspended solids therefrom, in a second step of step 4, only air is injected into the biofilter, where the first and second steps are repeated as part of step 4; And
Step 5: after step 4, rinsing the biofilter with the treated wastewater.
제1항에 있어서,
정화 모드 동안, 이동 가능한 중공 바이오필름 담체는 유동화되지 않는, 방법.
The method of claim 1,
During the purification mode, the movable hollow biofilm carrier is not fluidized.
제1항에 있어서,
바이오필터는 30-100m/h의 세척 속도로 역세되는, 방법.
The method of claim 1,
The biofilter is backwashed at a washing speed of 30-100 m / h.
폐수를 처리하고 폐수로부터 부유된 고형물을 제거하는 제1 모드에서 작동적이며, 그리고 역세 운전을 수행하는 제2 모드에서 작동적인 바이오리액터로서,
제1 모드에서, 바이오리액터는
바이오리액터에 배치된 바이오필름 담체의 충전층;
바이오필름 담체의 충전층 아래에 바이오리액터 내의 팽창 공간;
바이오필름 담체의 충전층 아래의 팽창 공간에 배치되며, 바이오필름 담체의 충전층의 밀도보다 큰 밀도를 갖는, 이동 가능한 중공 바이오필름 담체:
여기서 이동 가능한 중공 바이오필름 담체는 충전층의 바이오필름 담체보다 작은 통과 흐름 패시지를 포함하며;
바이오리액터에 공기를 주입하기 위한 공기 주입 시스템;
개구부 배열이며 리액터로 폐수를 주입하도록 구성되며, 여기서 폐수 및 공기는 팽창 공간을 통해 상향으로 이동하는 개구부 배열, 이동 가능한 중공 바이오필름 담체의 통과 흐름 패시지, 및 바이오필름 담체의 충전층을 포함하는 폐수 주입 시스템
을 포함하며;
여기서 폐수 주입 시스템의 개구부 배열은 이동 가능한 중공 바이오필름 담체보다 작으며;
여기서 바이오필름 담체의 충전층은 바이오필터를 통해 상향으로 이동하는 폐수로부터 부유된 고형물을 제거하기 위한 바이오필터의 적어도 일부를 형성하며;
제2 모드에서, 바이오리액터는
여기서 폐수 주입 시스템 및 이의 개구부 배열은 또한 역세물 및 역세 운전 동안에 역세물에 혼입된 부유된 고형물을 배출하도록 구성되며; 그리고
이동 가능한 중공 바이오필름 담체에 의해 바이오리액터의 하부에 형성된 보호 그리드이며, 바이오필름 담체의 충전층이 보호 그리드를 통해 통과하는 것을 일반적으로 억제시키고, 폐수 주입 시스템 내의 개구부 배열을 통해 역세물과 함께 배출되는, 보호 그리드
를 포함하는, 바이오리액터.
A bioreactor operating in a first mode of treating wastewater and removing suspended solids from the wastewater, and operating in a second mode of performing backwash operation,
In the first mode, the bioreactor is
A packed layer of a biofilm carrier disposed in the bioreactor;
An expansion space in the bioreactor under the packed bed of biofilm carrier;
A movable hollow biofilm carrier disposed in an expansion space below the packed bed of the biofilm carrier and having a density greater than that of the packed bed of the biofilm carrier:
Wherein the movable hollow biofilm carrier comprises a smaller passage flow passage than the biofilm carrier of the packed bed;
An air injection system for injecting air into the bioreactor;
An opening arrangement and configured to inject wastewater into the reactor, wherein the wastewater and air are wastewater comprising an opening arrangement that moves upward through the expansion space, a flow passage passage through the movable hollow biofilm carrier, and a packed bed of biofilm carrier Injection system
It includes;
Wherein the opening arrangement of the wastewater injection system is smaller than the movable hollow biofilm carrier;
Wherein the packed bed of biofilm carrier forms at least a portion of the biofilter for removing suspended solids from the wastewater moving upwardly through the biofilter;
In the second mode, the bioreactor is
Wherein the wastewater injection system and its opening arrangement are also configured to discharge backwash and suspended solids incorporated into the backwash during the backwash operation; And
A protective grid formed at the bottom of the bioreactor by a movable hollow biofilm carrier, which generally inhibits passage of the packed layer of the biofilm carrier through the protective grid and is discharged with backwash through an array of openings in the wastewater injection system. Being protected grid
Containing, bioreactor.
제5항에 있어서,
충전층의 바이오필름 담체는 60-90kg/㎥의 밀도를 가지며, 여기서 충전층의 바이오필름 담체는 2-6mm의 입자측정 크기를 갖는 팽창된 입자인, 바이오리액터.
The method of claim 5,
The biofilm carrier of the packed bed has a density of 60-90 kg / m 3, wherein the biofilm carrier of the packed bed is expanded particles having a particle size of 2-6 mm.
제5항에 있어서,
폐수 주입 시스템은 바이오리액터의 하부에 인접하여 연장되는 일련의 길고 이격된 채널을 포함하며, 그리고 여기서 폐수 주입 시스템의 개구부 배열은 상기 일련의 채널 내에 형성되는, 바이오리액터.
The method of claim 5,
The wastewater injection system includes a series of long and spaced channels extending adjacent the bottom of the bioreactor, wherein an opening arrangement of the wastewater injection system is formed in the series of channels.
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